В чем измеряется коэффициент скольжения

Сила трения скольжения

На покоящиеся и движущиеся тела всегда действуют силы трения. Они возникают при соприкосновении твердых тел, твердых тел и жидкостей или газов и подчиняются законам Ньютона. Направление сил трения противоположно движению тела и силам, стремящимся изменить его положение.

В случае, когда тело движется относительно другого, говоря о трении скольжения. Она зависит от:

• Силы нормальной реакции опоры $vec N$,
• От скорости движения (но в вычислениях этой зависимостью пренебрегают),
• От безразмерного коэффициента трения скольжения $mu$, который характеризует свойства и состояние поверхностей соприкосновения.

Рис. 1. Сила трения скольжения.

Коэффициент зависит от свойств материала. Чем больше шероховатость поверхности, тем больше значение коэффициента и, соответственно, больше сила трения. Коэффициент трения смазанных поверхностей будет меньше, чем у несмазанных для одной и той же пары материалов. Также коэффициент трения зависит от скорости. Однако эта зависимость минимальна и ей пренебрегают, если не требуется точность измерения. Поэтому коэффициент трения считается постоянным.

Рис. 2. Поверхность трения.

Расчет коэффициента трения скольжения

С достаточно большой точностью силу трения скольжения рассчитывают как предельную силу трения покоя по формуле:

Тогда формула коэффициента трения скольжения:

Значение N рассчитывается как произведение массы тела на ускорение свободного падения и на косинус угла к поверхности приложения:

$N = m cdot g cdot cos alpha$

Рис. 3. Сила нормальной реакции опоры для тел, скатывающихся по наклонной поверхности.

Для большинства пар материалов коэффициент рассчитан опытным путём. Значения находятся в пределах 0,1…0,5. Некоторые значения представлены в таблице.

Трущиеся материалы

Коэффициенты трения

Алюминий по алюминию

Бронза по бронзе

Бронза по чугуну

Дерево по дереву

Дерево по камню

Дуб по дубу (вдоль волокон)

Дуб по дубу (перпендикулярно волокнам)

Железо по бронзе

Железо по железу

Железо по чугуну

Каучук по дереву

Каучук по металлу

Кирпич по кирпичу (гладко отшлифованные)

Металл по дереву

Металл по камню

Металл по металлу

Олово по свинцу

Полозья деревянные по льду

Обитые железом полозья по льду

Резина (шина) по твёрдому грунту

Резина (шина) по чугуну

Сталь (коньки) по льду

Сталь по железу

0,09 при 3 м/с, 0,03 при 27 м/с

Чугун по чугуну

Коэффициент трения – переменная величина. Поэтому значение коэффициента трения скольжения, приведённые в таблице, являются истинными только при соблюдении определённых условий, в которых были получены.

Что мы узнали?

Коэффициент трения скольжения – физическая величина, характеризующая трущиеся поверхности. Как найти: $mu = <<тр>> over >$. На практике коэффициент рассчитывается исходя из свойств материала эмпирическим путём.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4 . Всего получено оценок: 154.

Не понравилось? – Напиши в комментариях, чего не хватает.

Содержание

1. Сила трения скольжения
2. Расчет коэффициента трения скольжения
3. Что мы узнали?

Бонус

Тест по теме

• Инерциальная система отсчета
• Первый закон Ньютона
• Закон всемирного тяготения
• Второй закон Ньютона
• Относительность механического движения Коэффициент трения скольжения
• Сила трения
• Относительность движения

По многочисленным просьбам теперь можно: сохранять все свои результаты, получать баллы и участвовать в общем рейтинге.

1. 1. Данил Лысогорский 356
2. 2. анастасия паранина 228
3. 3. Parlefiano Fuello 174
4. 4. Ксю Пашнина 143
5. 5. Антон Огурцов 106
6. 6. Валерий Рубцов 104
7. 7. No-Name No-Famili 100
8. 8. Алина Сайбель 84
9. 9. Мария Корнеева 77
10. 10. Михаил Беляев 77

1. 1. Мария Николаевна 13,550
2. 2. Лариса Самодурова 12,795
3. 3. Liza 12,355
4. 4. Кристина Волосочева 11,595
5. 5. TorkMen 11,476
6. 6. Ekaterina 11,361
7. 7. Юлия Бронникова 11,235
8. 8. Влад Лубенков 11,125
9. 9. Лиса 11,070
10. 10. Вячеслав 10,865

Самые активные участники недели:

• 1. Виктория Нойманн – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 2. Bulat Sadykov – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 3. Дарья Волкова – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Три счастливчика, которые прошли хотя бы 1 тест:

• 1. Наталья Старостина – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 2. Николай З – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 3. Давид Мельников – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Карты электронные(код), они будут отправлены в ближайшие дни сообщением Вконтакте или электронным письмом.

Сила трения скольжения — сила, возникающая между соприкасающимися телами при их относительном движении.

Опытным путём установлено, что сила трения зависит от силы давления тел друг на друга (силы реакции опоры), от материалов трущихся поверхностей, от скорости относительного движения, но не зависит от площади соприкосновения [1] .

Величина, характеризующая трущиеся поверхности, называется коэффициентом трения, и обозначается латинской буквой k <displaystyle k> или греческой буквой μ <displaystyle mu > . Она зависит от природы и качества обработки трущихся поверхностей. Кроме того, коэффициент трения зависит от скорости. Впрочем, чаще всего эта зависимость выражена слабо, и если большая точность измерений не требуется, то μ <displaystyle mu > можно считать постоянным. В первом приближении величина силы трения скольжения может быть рассчитана по формуле [1] :

F = μ N <displaystyle F=mu N>

N <displaystyle N> — сила нормальной реакции опоры.

Силами трения называются тангенциальные взаимодействия между соприкасающимися телами, возникающие при их относительном перемещении.

Опыты с движением различных соприкасающихся тел (твёрдых по твёрдым, твёрдых в жидкости или газе, жидких в газе и т. п.) с различным состоянием поверхностей соприкосновения показывают, что силы трения проявляются при относительном перемещении соприкасающихся тел и направлены против вектора относительной скорости тангенциально к поверхности соприкосновения. При этом всегда в большей или меньшей степени происходит преобразование механического движения в другие формы движения материи — чаще всего в тепловую форму движения, и происходит нагревание взаимодействующих тел.

Содержание

Независимость от площади [ править | править код ]

Так как никакое тело не является абсолютно ровным, сила трения не зависит от площади соприкосновения, и истинная площадь соприкосновения гораздо меньше наблюдаемой. На самом деле, площадь соприкосновения, казалось бы, ровных поверхностей может находиться в пределах 0 , 01 % − 0 , 001 % <displaystyle 0,01\%-0,001\%> от всей мнимой площади соприкосновения. [2] А в случае поверхностей максимально гладких начинает возникать межмолекулярное притяжение.

Обычно это демонстрируется примером:

Два цилиндра из мягких металлов соединяют плоскими частями, а затем с легкостью отрывают. После этого два цилиндра соединяют и немного двигают относительно друг друга. При этом все неровности поверхности притираются друг к другу, образуя максимальную площадь соприкосновения: появляются силы межмолекулярного притяжения. А после разъединить эти два цилиндра становится очень сложно.

Типы трения скольжения [ править | править код ]

Если между телами отсутствует жидкая или газообразная прослойка (смазочный материал), то такое трение называется сухим. В противном случае, трение называется «жидким». Характерной отличительной чертой сухого трения является наличие трения покоя.

По физике взаимодействия трение скольжения принято разделять на:

• Сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазочными материалами — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя;
• Сухое с сухой смазкой (графитовым порошком);
• Жидкостное, при взаимодействии тел, разделённых слоем жидкости или газа (смазочного материала) различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость;
• Смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
• Граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и т. д.) — наиболее распространённый случай при трении скольжения;

Также можно классифицировать трение по его области. Силы трения, возникающие при относительном перемещении различных тел, называются силами внешнего трения. Силы трения возникают и при относительном перемещении частей одного и того же тела. Трение между слоями одного и того же тела называется внутренним трением.

Измерение [ править | править код ]

В связи со сложностью физико-химических процессов, протекающих в зоне фрикционного взаимодействия, процессы трения принципиально не поддаются описанию с помощью методов классической механики. Поэтому нет точной формулы для коэффициента трения. Его оценка производится на основе эмпирических данных: так как по первому закону Ньютона тело движется равномерно и прямолинейно, когда внешняя сила уравновешивает возникающую при движении силу трения, то для измерения действующей на тело силы трения достаточно измерить силу, которую необходимо приложить к телу, чтобы оно двигалось без ускорения.

Таблица коэффициентов трения скольжения [ править | править код ]

Значения таблицы взяты из справочника по физике [3]

Сила трения равна коэффициенту трения, умноженному на силу реакции опоры.
[ F_ = к cdot N ]

F_ – сила трения, к – коэффициент трения, N – сила реакции опоры.

Единица измерения силы – Н (ньютон.

Существование силы трения объясняется взаимодействием неровностей на поверхностях тел. Она существует всегда, так как абсолютно гладких тел не бывает.

Сила трения всегда направлена в сторону, противоположную направлению движения, а сила реакции опоры – перпендикулярно поверхности, в сторону, противоположную силе тяжести. к зависит от взаимодействующих материалов и гладкости трущихся поверхностей, но не зависит от площади соприкосновения трущихся тел. Это безразмерная величина.

Различают силу трения покоя и силу трения движения. Сила трения покоя – минимальная сила, которую нужно приложить для того, чтобы тело начало движение. Сила трения движения – сила, препятствующая движению, если движущая сила станет меньше её, то тело остановится. Если движущая сила равна силе трения, то тело будет двигаться прямолинейно и равномерно.

Коэффициент трения не имеет единицы измерения. Он просто обозначается Цифрами и все.